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1、1、什么是材料设计？材料设计的包括哪几个层次？答：材料设计的思想源自于上世纪50年代，是指通过理论分析与计算预报新材料的组分、结构及性能，进而通过理论设计来“定做”具有特定性能的新材料。材料设计一般可分为三个层次：电子层次、原子/分子层次和显微结构层次。2、什么是计算机模拟？计算机模拟包含几个层次。答：计算机模拟技术是一种根据实际体系在计算机上进行的模型实验，通过将模拟结果和实际体系的实验数据进行比较，可以检验模型的准确性，也可以检验由计算模型得到的解析理论所作的简化近似是否成功。 计算机模拟可根据模拟对象的尺度范围而划分为若干层次：电子层次（如电子结构）0.11nm原子分子层次（如结构、力学
2、性能、热力学和动力学性能） 110nm 微观结构层次（如晶粒生长、烧结、位错、极化和织构等） 1m 宏观层次（如铸造、焊接、锻造和化学气相沉积等） 1m 3、总结计算机在材料科学中的应用，至少5个方面。答： 1.材料数据库：根据材料的成分、结构及性能构成一个庞大的信息系统，便于材料工作者查询和研究2.材料性能表征和性能研究：使用计算机控制材料性能测试中的设备及仪表等测试系统，进行数据采集和处理3.计算机模拟：利用计算机进行模拟和实际体系的实验数据进行比较，可以检验模拟的准确性等4.利用计算机网络，不同领域的材料科学研究这可以相互交流，及时了解材料科学的发展动向，查阅文献，共享研究成果，进行技术
3、交流等5.利用计算机中的软件对材料数据、图像进行处理。4、什么是数学建模，简述建立数学模型的基本步骤。答：数学模型的建立，简称数学建模数学建模是构造刻画客观事物原型的数学模型并用以分析、研究和解决实际问题的一种科学方法。基本步骤：1模型准备：了解实际背景、明确建模目的、搜集有关信息、掌握对象特征；2模型假设：目的性原则、简明性原则、真实性原则、全面性原则、在合理与简化之间作出折中；3模型构成：用数学的语言、符号描述问题、发挥想像力、使用类比法、尽量采用简单的数学工具；4模型求解：各种数学方法、软件和计算机技术。5模型分析：如结果的误差分析、统计分析、模型对数据的稳定性分析。6模型体验：如结果的
4、误差分析、统计分析、模型对数据的稳定性分析。7模型应用：。5、常用的数学模型建立有几种方法。答：理论分析法：指应用自然科学中的定理和定律,对被研究系统的有关因素进行分析、演绎、归纳 ，从而建立系统的数学模型。模拟方法：该模型的结构性质已经了解但求解相当的麻烦，可以用另一种系统，结构和性质与其相同，而且构造出的模型也类似，就可以把后一种模型看成是原来模型的模拟，对后者进行求解。类比分析法：若两个不同的系统，可以用同一种形式的数学模型来描述，则此两个系统就可以互相类比。数据分析法：当系统的结构性质不大清楚，也不便于类比分析，就可以通过描述系统功能的数据分析来连接系统的结构模型。（主要用于测试分析）
5、6、简述origin软件的主要功能。答：Origin的主要功能包括数据分析和绘图。数据分析包括数据的排序、调整、计算、统计、频谱变换、曲线拟合等各种完善的数学分析功能。绘图是基于模板的应用，可以自定义数学函数、图形样式和绘图模板等。7、Origin的数据分析功能包含哪些。答：Origin的数据分析包括数据的排序、调整、计算、统计、频谱变换、曲线拟合等各种完善的数学分析功能。8、Origin软件中，数据输入的方式。答：Origin可以直接接受从键盘录入的数据和对数据进行现场修改编辑，从已有的数据文件中读入数据则比较方便、迅速和准确，尤其是在数据量很大的情况下，后者更有优越性。9、Origin软件
6、中，数据编辑的方式。答：删除数据：选定一个数据格。打开“Edit”下拉菜单，选择“Clear”命令，则该格置为空白（不是零）；如果在“Edit”菜单中，选择“Delete”命令，则该格被取消，下面行的相应格依次向上替补。删除数据列（行）：选定一个数据数据列（行），打开“Edit”下拉菜单，选择“Clear”命令，则该列（行）为空白；如果在“Edit”菜单中，选择“Delete”命令，则该列（行）被取消，由右边列（下面行）依次向左（上）替补。修改数据：选定一个数据格，修改该项内容。改变列的数据类型和属性：在每个数据列名称旁边的括弧中都标明了该列数据的属性，例如：X、Y、Z、L（字符，Label）
7、或无属性（没有括弧和标记）为了方便将数据集绘图，一个数据集中只能有一个X列（该列数据用于配置X轴），但是可以有多个Y列、多个Z列和多个L列。数据类型有数值(Numeric)、字符(Text)、时间(Time)、日期(Date)、月份(Month)、星期(Day of Week)等。在进行数据类型和属性操作时，首先要在数据页中，选定一个数据列。改变数据属性：打开Column下拉菜单，选择相应的属性命令“Set as X”、“Set as Y”、“Set as Z”、“Set as Label”或者选择“Disregard Column”命令不给定任何属性。改变数据类型：打开Format下拉菜单中
8、“Column”命令，在对话框的“option”一栏中选择相应的数据列型。改变数据列的名称：打开Format下拉菜单中“Column”命令，修改对话框的“Column Name”一栏。用这个方法可以将每列的名称进行更改。10、Origin软件中，数据的保存方式。答：以ASCII文本方式保存数据：在数据页中，打开“File”下拉菜单，选择“Export ASCII”命令。选择驱动器、给定文件的路径和文件名并确认后完成数据文件的保存。以Origin的二进制方式保存数据：在“File”菜单中选择“Save”命令把数据文件更新保存（不改变原有的文件名），“Save As”命令更名保存，后缀为.opj。
9、11、简述有限元法的概念、数学思想、分析流程与一般解题步骤。 答：有限元法概念：将区域离散化，以只在离散化有限小的单元内使试探函数满足定解问题要求并在单元内积分，代替在全区域内满足要求与积分的条件，消除了古典变分法的局限性。数学思想： 把求解区域划分成由许多小的在节点处相互连接的单元所构成，其模型给出基本方程的单元近似解的一种数值计算方法。p35有限元分析流程：离散结构（分为若干单元）单元分析（建立单元刚度矩阵形成单元等价节点力）系统分析(把单元刚度矩阵集合成结构刚度矩阵形成等价节点荷载)解综合方程(求结构节点位移，计算结构内力和应力)一般步骤：1.结构离散化，将结构分成有限个小的单元体，单元
10、与单元、单元与边界之间通过节点连接。2.单元分析，通过对单元的力学分析建立单元刚度矩阵。3.整体分析。12、请回答Ansys软件主要包括三个部分的名称和各部分的功能。 答：1. 前处理：1） 建立有限元模型所需输入的资料，如节点、坐标资料、单元内节点排列次序2） 材料属性3） 单元划分2. 求解处理：1） 分析类型2） 载荷条件3） 边界条件4） 激活求解3. 后处理 POST1用于静态结构分析、屈曲分析及模态分析，将解题部分所得的解答如：变位、应力、反力等资料，通过图形接口以各种不同表示方式把等位移图、等应力图等显示出来。13、数据库管理系统及分类。答：数据库管理系统负责数据库管理和维护的软
11、件系统，对数据库中数据的各种操作提供一种共用的方法，接受并完成用户提出的访问数据库的各种请求，负责数据库的建立、操纵、管理和维护。使数据库成为方便用户共享使用的资源，并提高数据的安全性、完整性和可用性。数据库管理类型又分为:层次型、网络型和关系型三种。14、简述数据库的构成和主要特征。答：数据库系统结构：（l）数据库：一个结构化的相关数据的集合，包括数据本身和数据间的联系。它独立于应用程序而存在，是数据库系统的核心和管理对象。（2）物理存储器：保存数据的硬件介质，如磁盘、光盘等大容量存储器。（3）数据库软件：负责对数据库管理和维护的软件。具有对数据进行定义、描述、操作和维护的功能，接受并完成用
12、户程序及终端命令对数据库的不同请求，并负责保护数据免受各种干扰和破坏。数据库软件核心就是DBMS。数据库数据主要特征：1、数据共享2、数据独立性3、减少数据冗余4、数据的结构化5、统一的数据保护功能15、举例说明材料数据库应用的实例。答：1、PDF(Powder Diffraction File)卡1938年由Hanawalt等人提出，公布了上千种物质的X射线衍射花样，并将其分类，给出每种物质三条最强线的面间距索引。从美国材料实验学会（ASTM）在1941年出版第一卷PDF到2001年11月止，X衍射PDF卡片已多达47卷、87500张，而且PDF卡片的数量每年还在不断地更新和增加。 目前PD
13、F卡片已成为X衍射相分析必不可少的、最权威的工具。2、用PC一PDF检索系统分析PVD表面涂层3、机械工程材料数据库4、现代网络数据库及估算16、什么是专家系统，专家系统的工作原理是什么？答：专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验的计算机程序系统，它能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。 一个完整的专家系统通常由知识库、工作数据库、推理机、知识获取机制、解释机制和人机接口六个部分组成。 一个专家系统的工作过程可大致描述为：系统根据用户提出的目标，以综合数据库为出发点，在控制策略的指导下，由推理机运用知识库中的有关知识，通过不断的探索推理以实现求解的目标。 17、
14、什么是数据库和知识库，它们之间的区别是什么？答：（l）知识库是用于存放领域专家提供的专门知识。（2）工作数据库 它主要由问题的有关初始数据和系统求解期间所产生的中间信息组成。 18、计算机在材料加工中的应用主要体现在哪几个方面？答：(1) 物化性能测试数据的采集和处理； (2) 加工过程自动控制； (3) 计算机辅助模具设计和制造； (4) 计算机辅助研究； (5) 材料加工过程的全面质量管理。 19、简述一般自动控制的基本形式。（作图或叙述）20、简述开环控制系统与闭环控制系统的工作原理。答：开环控制系统中：主机通过各种一次仪表、信号变换器、AD 转换器对工业现场被控参数进行检测和不正常情况
15、的报警，并根据一定的控制算法对测量的各生产工艺参数进行处理，然后同预先设定值进行比较，输出结果。操作人员可以根据这些结果来决定控制方案，执行控制操作。计算机并不直接对工业生产对象实施控制，而需要生产操作人员介入，即使计算机发生故障，也不会响生产过程的正常进行，因而比较安全，但不能充分发挥计算机的作用。闭环控制系统中：计算机不仅通过检测元件对被控工业对象的工况参数进行检测、分析、处理，而且在显示和打印的同时，将处理结果(控制信号)通过执行机构反馈给被控工业对象， 实施对生产过程的控制，从而使被控工业对象、检测元件、计算机、执行机构等构成一个闭合环路。21、微型计算机控制系统的输入与输出部分各包含
16、哪些内容。答：计算机测控系统的输入部分包括传感器、变送器及A/D（模/数）转换等；输出部分包括D/A（数/模）转换、信号调节器和控制执行器等。22、微型计算机工业控制系统的硬件组成有哪几部分，并简述其作用。答：1、外围设备 在控制系统中，主机通过输入输出过程通道控制工业生产过程，因此，输入输出过程通道成为主机的外围设备2、外部设备 包括键盘、打印机、显示器人机通信设备，实现对生产过程进行启动、查询、输出结果、修改程序等人工干预操作3、主机 按照预先设计的程序进行信息的处理、分析和计算，并作出相应的控制决策霍苕杰等4、 工业对象 指与控制系统有关的工艺生产设备5、工业自动化仪表 其种类很多油检测
17、仪表、显示仪表、调节仪表以及执行机构等。23、画出加热炉计算机控制系统的框图，并做简要的说明。答：加热炉温度测量一般用热电偶作为感温元件，得到的热电势（热电势是热电偶冷热两端点温度的函数）经 A / D转换器把模拟信号转换成数字信号，再经 I/O 接口进入计算机。计算机得到温度测量数字信号后，将已给定的温度设定值与其比较，得到偏差信号，计算机按预先给定的计算决策方法，如 PID 算法、最优化算法等进行控制决策计算，控制要求高一些的还依温度分区采用不同计算决策方法，得出温度控制量，再经I/O 接口输出到执行机构去调节加热炉输入功率，使加热炉始终保持在温度设定值，保证加工工艺的实现。为保证加热炉设
18、备安全，在软件编制中还加入断偶保护报警。24、画出陶瓷烧成炉气氛控制示意图，并做简要说明。答：一般采用上下位机计算机系统完成。上位机计算机完成显示和管理功能，包含工艺流程图显示、控制参数给定值设置、与下位机的通讯和故障声光报警；下位机一般选用适合于工业现场使用的计算机，多为工业可编程序控制器（PLC），下位机计算机完成检测现场控制参数、计算控制输出值参数、向执行器发出控制参数指令和与上位机的通讯。 25、互联网已经成为各行业现代生产和生活中不可缺少的工具，至少举出5个可以检索材料科学文献的数据库。答： 国际材料研究学会联合会（International Union of MRS）：http:/
19、www.iumrs.org 中国材料研究学会： http:/www.c- 材料研究协会：http:/www.dns.mrs.org 金属矿石和材料协会（TMS）： http:/www.tms.org 国际晶体学联合会：http:/www.iucr.ac.uk/welcome.html 美国化学协会聚合物分会（ACS）：http:/www.chem.umr.edu 聚合物协会：http:/www.polymer.org专业综合信息网站（1）陶瓷材料中国陶瓷信息资源网（）中国瓷网（http:/www.e-） 2l世纪陶瓷网（） 中华陶瓷在线（）（2）高分子材料 赛思高分子科学网国外比较著名的高分子综合信息网站 （1）MatWeb材料性能数据库 ）（2）高分子性能数据库（